楊小利

（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)孫家岔龍華礦業(yè)有限公司，陜西榆林 719300）

近年來(lái)，我國(guó)5G技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域中獲得了良好的應(yīng)用效果。礦業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，正朝著信息化以及智能化的方向發(fā)展。在智慧礦山的建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)積極加強(qiáng)對(duì)5G技術(shù)的應(yīng)用力度，充分發(fā)揮5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行現(xiàn)有礦山管理模式的優(yōu)化與創(chuàng)新，使智能化技術(shù)有效融入礦山生產(chǎn)管理工作中，對(duì)智慧礦山的發(fā)展具有非常重要的意義。

1 智慧礦山建設(shè)的背景概述

礦產(chǎn)資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，但在以往的礦山生產(chǎn)過(guò)程中，存在管理過(guò)于粗放的問(wèn)題，安全事故頻發(fā)，對(duì)我國(guó)礦產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展造成了比較大的影響。除了安全生產(chǎn)問(wèn)題外，我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程還存在一定的用工荒問(wèn)題，部分礦產(chǎn)企業(yè)甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的招工困難情況。在這一形勢(shì)下，需要積極創(chuàng)新與完善礦山生產(chǎn)管理模式，加強(qiáng)機(jī)械化生產(chǎn)以及智能化管理力度，以滿足礦山生產(chǎn)的實(shí)際需求。2010年，智慧礦山理念傳入我國(guó)，為礦產(chǎn)領(lǐng)域生產(chǎn)優(yōu)化提出了新的思路。

智慧礦山主要指將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)與現(xiàn)代煤炭開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行深度融合，構(gòu)建全面感知以及實(shí)時(shí)互聯(lián)的智能控制系統(tǒng)。應(yīng)用智慧礦山系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山生產(chǎn)全過(guò)程的有效管理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)安全的智能化運(yùn)行，進(jìn)一步提升礦山生產(chǎn)的安全性與可靠性。我國(guó)智慧礦山建設(shè)發(fā)展階段比較晚，在工作開(kāi)展過(guò)程中，存在研究滯后情況，也存在智能化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范缺失等問(wèn)題，難以滿足礦山企業(yè)的具體運(yùn)營(yíng)需求。

2 5G技術(shù)在智慧礦山建設(shè)中的應(yīng)用重要性

5G技術(shù)是繼4G技術(shù)后的通信技術(shù)延伸，具備大帶寬、低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用場(chǎng)景信息的高效交互，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展具有非常重要的作用。應(yīng)用5G技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到良好的重塑效果，滿足企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)生產(chǎn)工作與移動(dòng)應(yīng)用的深度融合，對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行創(chuàng)新。

在智慧礦山建設(shè)過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)礦山的數(shù)字化，保障數(shù)據(jù)與信息的有效融合。在礦山生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用5G技術(shù)時(shí)，礦山位置相對(duì)比較偏僻，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)比較差，經(jīng)常需要單獨(dú)建網(wǎng)，5G技術(shù)自身具備建網(wǎng)邊界的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠滿足智慧礦山的建設(shè)需求。在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，大部分的工程機(jī)械均處于移動(dòng)狀態(tài)中，需要經(jīng)常進(jìn)行爆破作業(yè)，導(dǎo)致光纖通信的不確定性較大，需要通過(guò)5G等無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行作業(yè)。

礦山5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)的應(yīng)用過(guò)程中，其能夠在結(jié)合人工智能AI的基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)等多種技術(shù)手段，推進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)力度進(jìn)一步增大，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過(guò)程中的遠(yuǎn)程集中控制以及業(yè)務(wù)控制，滿足礦山智能化生產(chǎn)的實(shí)際需求。

3 5G技術(shù)在智慧礦山建設(shè)中的具體應(yīng)用

3.1 5G+遠(yuǎn)程控制

礦山開(kāi)采作為礦山生產(chǎn)運(yùn)行全流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其開(kāi)采效果會(huì)影響礦山企業(yè)的自身權(quán)益。但在傳統(tǒng)的礦山開(kāi)采作業(yè)中，采礦工作人員需要長(zhǎng)期在礦山內(nèi)部進(jìn)行工作，需要面臨比較惡劣的工作環(huán)境，空氣污染、設(shè)備噪聲會(huì)嚴(yán)重威脅工作人員的人身健康。

應(yīng)用遠(yuǎn)程控制技術(shù)能夠促進(jìn)礦山開(kāi)采朝著安全以及綠色的方向發(fā)展，在保障礦山生產(chǎn)安全性基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的工作環(huán)境起到良好的改善效果。遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程主要由近端的控制網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)以及遠(yuǎn)端受控方三部分構(gòu)成。控制方能夠在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳的圖像進(jìn)行判斷，進(jìn)行操作指令的下放，受控方在獲得控制指令后執(zhí)行具體操作，確保礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

在礦山遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸性能直接關(guān)系遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，5G通信技術(shù)擁有高帶寬、傳輸可靠性高以及靈活性比較強(qiáng)的應(yīng)用特點(diǎn)，在環(huán)境復(fù)雜的礦區(qū)內(nèi)也能夠較好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入，滿足礦山遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的通信需求。

在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有超低時(shí)延以及超大帶寬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠滿足高清視頻以及低時(shí)延業(yè)務(wù)的具體傳輸需求，是現(xiàn)階段遠(yuǎn)程控制中通信技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)以及主流研究方向。近年來(lái)，我國(guó)5G通信技術(shù)已經(jīng)得到進(jìn)一步的優(yōu)化與完善，在智慧礦山的建設(shè)過(guò)程中，較多礦山企業(yè)開(kāi)始加強(qiáng)5G+遠(yuǎn)程控制的研發(fā)與探索力度，獲得了良好的研究效果。

3.2 5G+無(wú)人駕駛

礦山卡車在駕駛過(guò)程中需要面臨復(fù)雜的礦區(qū)環(huán)境，對(duì)駕駛員的專業(yè)素質(zhì)以及技能水平提出了非常高的要求，在駕駛員入職后，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的系統(tǒng)化培訓(xùn)，合格的礦山駕駛員數(shù)量不足。

在露天礦區(qū)的卡車運(yùn)輸過(guò)程中，除運(yùn)輸條件比較惡劣，駕駛員們還需要面臨天氣變化以及特殊道路等多種特殊情況，具體駕駛過(guò)程存在一定的運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)。

在以往的礦山生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)礦山卡車駕駛導(dǎo)致的安全事故。在智慧礦山系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，需要積極地應(yīng)用無(wú)人駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山資源的有效運(yùn)輸，在保障礦山資源運(yùn)輸安全性基礎(chǔ)上，有效地降低人工成本，提升礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

為了保障礦山的運(yùn)輸安全性，提升生產(chǎn)效率以及運(yùn)營(yíng)成本，國(guó)內(nèi)外均加大對(duì)無(wú)人駕駛礦山卡車的研究力度，獲得了良好的應(yīng)用效果。美國(guó)卡特公司在20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)化礦用卡車的研究，2012年開(kāi)始應(yīng)用無(wú)人駕駛礦用卡車進(jìn)行生產(chǎn)。我國(guó)2018年于白云鄂博礦區(qū)首次完成國(guó)內(nèi)無(wú)人駕駛礦用卡車的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

無(wú)人駕駛礦用卡車的研究過(guò)程中，需要具有高實(shí)時(shí)性的通信信息處理系統(tǒng)作為支撐，確保車輛能夠?qū)χ苓呠嚊r進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，提升車輛的運(yùn)行智能化水平。通過(guò)5G通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)闊o(wú)人駕駛技術(shù)的應(yīng)用提供良好的通信環(huán)境，通信過(guò)程中的時(shí)延指標(biāo)只有4G網(wǎng)絡(luò)的幾十分之一，滿足無(wú)人駕駛技術(shù)在應(yīng)用中的通信需求。在智慧礦山系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)用5G通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛礦用卡車的通信支撐，促進(jìn)礦山無(wú)人駕駛卡車的運(yùn)行可行性以及安全性。

3.3 5G+超高清視頻

礦山生產(chǎn)過(guò)程中還存在比較多的安全隱患，礦山企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)安全生產(chǎn)管理工作的重視度。在現(xiàn)有礦區(qū)作業(yè)過(guò)程中存在作業(yè)區(qū)域大、人員車輛數(shù)量比較多的特點(diǎn)，在以往的人為管理模式中，礦區(qū)企業(yè)主要使用安排巡檢隊(duì)伍開(kāi)展安全巡查的方式進(jìn)行管理，具備安全管理效率低下、人力成本較高的特點(diǎn)，無(wú)法滿足全天候、全覆蓋的安全生產(chǎn)管理需求，對(duì)不規(guī)范作業(yè)等問(wèn)題，難以起到良好的防控效果，容易導(dǎo)致一系列生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以促進(jìn)礦山安全生產(chǎn)管理水平的進(jìn)一步提升。超高清視頻技術(shù)作為一種新型安全監(jiān)控管理技術(shù)，與普通視頻技術(shù)相比，該技術(shù)的視頻清晰度以及通暢性得到顯著提升，8K超高清食品的像素點(diǎn)能夠提升16倍，其采樣率與分辨率等關(guān)鍵指標(biāo)得到大幅度的優(yōu)化。此外，超高清視頻不僅是視頻技術(shù)的演進(jìn)，還能夠?qū)崿F(xiàn)視頻技術(shù)與人臉識(shí)別、行為預(yù)判等智能技術(shù)的有效融合，對(duì)礦山企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控水平的提升具有非常重要的意義。

構(gòu)建智慧礦山智能化監(jiān)管系統(tǒng)的模式，可以將超高清視頻技術(shù)應(yīng)用到礦山的安全生產(chǎn)管理工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)內(nèi)人員設(shè)備、環(huán)境以及車輛運(yùn)輸?shù)娜婀芾怼Ｍㄟ^(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)以及大數(shù)據(jù)分析等新型技術(shù)手段，對(duì)礦山生產(chǎn)中的安全隱患進(jìn)行及時(shí)分析與自動(dòng)響應(yīng)，借此獲得良好的安全管理效果。通過(guò)5G技術(shù)的應(yīng)用，能夠滿足超高清視頻業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸需求，保障超高清視頻的傳輸質(zhì)量，是超高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)自身作用得以發(fā)揮的基礎(chǔ)保障。

3.4 5G+無(wú)人機(jī)

近年來(lái)，我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)得到非常迅速的發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域中均獲得良好的應(yīng)用效果。礦山生產(chǎn)管理過(guò)程需要面臨復(fù)雜的地理環(huán)境，視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)死角的視頻監(jiān)控。通過(guò)無(wú)人機(jī)聯(lián)用視頻監(jiān)控技術(shù)，能夠進(jìn)行空地一體化立體安全巡檢體系的構(gòu)建，促進(jìn)礦山企業(yè)的生產(chǎn)管理水平進(jìn)一步提升。此外，在礦山生產(chǎn)中出現(xiàn)運(yùn)行事故后，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)事故發(fā)生區(qū)段的有效探測(cè)，減少人員探測(cè)可能導(dǎo)致的安全事故，保障人員的安全性。

為了發(fā)揮無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效果，需要利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的超低時(shí)延傳輸優(yōu)勢(shì)，幫助無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)超高清視頻的采集以及精準(zhǔn)定位工作。通過(guò)5G通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助無(wú)人機(jī)采集工作結(jié)合人工智能以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，促進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)管范圍進(jìn)一步提升，有效降低現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧礦山時(shí)礦區(qū)生產(chǎn)管理轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要發(fā)展方向，我國(guó)礦山企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智慧礦山的重視力度，促進(jìn)礦山生產(chǎn)效率以及安全性進(jìn)一步提升。通過(guò)5G通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)橹腔鄣V山的建設(shè)提供良好的通信條件，為遠(yuǎn)程控制、高清視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)技術(shù)以及無(wú)人駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。我國(guó)礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)在5G技術(shù)支撐下，不斷完善現(xiàn)有的智慧礦山系統(tǒng)，對(duì)礦山企業(yè)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力提升具有積極的意義。